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经济地理信息系统

结课论文

题目：基于GIS的气象水文预报系统设计

学院：水文水资源学院

专业：水文学及水资源

基于GIS气象水文预报系统设计

摘要

通过探讨气象与水文预报对地理信息系统的特殊要求，提出应

该将气象与水文信息相结合、气象水文信息与GIS有机结合的系统设

计思路，明确了基于GIS气象水文预报系统的目标、结构和功能，设

计出一套基于GIS的气象水文预报系统。

关键词：气象；水文；GIS

一引言

GIS是一种基于计算机应用的信息工具，可以对在地球上存在的

事物和发生的事件进行成图和分析。GIS技术把地图独特的视觉化效

果和地理分析功能与一般的数据库操作集成在一起,使之能够支持

一般管理信息系统所不能支持的空间查询和空间分析,以便于作出

水文预报。

二需求分析

近几年，我国的暴雨、山洪、泥石流、山体滑坡等气象水文地质

灾害频繁发生，随着经济发展、社会进步、人民生活水平的提高，人

们对灾害的预警提出了更高的要求：一是要求更加及时准确，要有很

强的针对性和实用性；二是要求预报产品的时空分辨率更加精细，灾

害性天气识别尽可能覆盖到自然村、山洪沟和地质灾害点；三是要求

有较高的应急气象服务保障能力。

GIS气象水文预报系统适用领域特点是：该流域暴雨，山洪等极

端性天气频次高，影响大，范围较广，易引起突发性灾害。GIS系统

能够迅速地整合分析卫星、雷达资料，降雨、地形、水文资料，并且

GIS同样可以获得灾害风险区的工矿、企业、学校、居民定居点等地

理信息，应用GIS的空间分析功能，将气象水文信息与地理信息系统

中的山体、水系、居民点等属性，特别是灾害敏感区的地理属性有机

结合，对已发生或将要发生灾害的地点进行较准确定位和及时报警,

能有效提高暴雨洪水灾害及地质灾害的预警与服务能力。

就空间分布而言,虽然目前的降水观测点已经分布到乡镇，但当

与能分辨到自然村、山洪沟精细的地理信息相结合时，预报员却很难

将卫星、雷达所监测的暴雨信息与洪涝、泥石流、山体滑坡等灾害风

险区紧密联系，导致卫星、雷达监测产品不能在气象灾害预警报与服

务中得到充分应用。

三系统目标与设计原则

基于GIS设计气象水文预报系统的目标是：充分利用GIS以及数

据库管理技术，建立一个集气象水文信息为一体的气象水文预报平

台，为预报员提供气象水文信息的检索查询，提供卫星云图、雷达回

波等监测图像的立体定位显示与跟踪，提供降水、洪峰流量与水位等

信息的跟踪与报警，这能够提高对暴雨、洪涝等气象灾害及山洪、泥

石流、滑坡等地质灾害的跟踪，以助于提高对暴雨、洪涝等气象灾害

及山洪、泥石流、滑坡等地质灾害的跟踪监视与预警能力。

针对以上目标，确定了以下原则进行系统设计：

（1）水文与气象信息相结合。气象和水文虽属于两个不同的领域，

但两者联系紧密；就暴雨洪水、山洪、泥石流等灾害的防御而言，水

文和气象两者缺一不可。因此，融合气象水文信息于一体能够提高我

们对流域突发性的暴雨洪水、山洪、泥石流等灾害的的监测和预警能

力，进而采取有效措施防范灾害。

（2）气象水文信息与地理信息相结合。从自然灾害学中学到，灾害

的三要素包括孕灾环境、致灾因子和承载体，而气象水文信息提供的

仅仅是致灾因子，而地理信息系统则可以提供孕灾环境，孕灾体的具

体情况。将气象水文信息与地理信息系统相结合，以准确定位暴雨洪

水和地质灾害发生的孕灾环境，这包括地形、植被、下垫面、坡度、

河流水系、水文地质条件等，以及承灾体（城镇居民定居点、铁路、

公路、企业、学校、医院等），这将有利于提高水文预报产品的针对

性和实用性。

（3）界面友好性与界面友好性相结合。采用GIS技术的空间分析功

能，可以实现复杂的图像显示。针对气象水文预报需求，我们需要选

择适当的地理属性信息和气象水文信息显示方式。

四系统总体框架

流域气象水文信息种类多，数据量大，数据采集、管理、维护、

应用与更新过程复杂，因而应合理高效地组织各个部分。一般的流域

气象水文预报系统包括气象水文数据库和和水文气象预报业务平台

两个部分，这其中数据库存储的资料主要有：历史和实时气象资料

（降水、面雨量、卫星云图、雷达回波等）、水文资料（洪峰、水位、

流量）和洪水灾情资料（时间、地点、淹没面积、农业损失、经济